【正文】 第 1章 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng) 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。 本機(jī)組采用新型的高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)（ Digtal Electro－ Hydraulic Control，簡稱 DEH 或 DEHC）。 DEH 與傳統(tǒng)的機(jī)械液壓調(diào)節(jié)相比，極大的簡化了液壓控制回路，不僅轉(zhuǎn)速控制范圍大、調(diào)整方便、響應(yīng)快、遲緩小和能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組自啟停等多種復(fù)雜控制，而且提高了工作可靠性，簡化了系統(tǒng)的維護(hù)和維修。 . 概述 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)是高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)（ DEH）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它接受 DEH 發(fā)出的指令，完成掛閘、驅(qū)動閥門及 遮斷機(jī)組等任務(wù)。 我公司采用東方汽輪機(jī)廠的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此種保安系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到多臺大容量機(jī)組，有長時間的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。本機(jī)組的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)按照其組成可劃分為 低壓保安系統(tǒng) 和 高壓抗燃油系統(tǒng) 兩大部分。高壓抗燃油系統(tǒng)由液壓伺服系統(tǒng)、高壓遮斷系統(tǒng)和抗燃油供油系統(tǒng)三大部分組成，調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)圖見圖 7－ 1。 本機(jī)組的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)滿足下列基本要求： 1） 汽輪機(jī)掛閘； 2） 適應(yīng)高、中壓缸聯(lián)合啟動的要求； 3） 適應(yīng)中壓缸啟動的要求； 4） 具有超速限制功能； 5） 需要時，能夠快速、可靠的遮斷汽輪機(jī)進(jìn)汽； 6） 適應(yīng)閥門活動試驗(yàn)的要求； 7） 具有超速保護(hù)功能； A、機(jī)械式超速保護(hù)： 動作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的 110％～ 111％（ 3300～ 3330r/min），此時危急遮斷器的飛環(huán)擊出，打擊危急遮斷器裝置的撐鉤，使撐鉤脫扣，機(jī)械危急遮斷裝置連桿使高壓遮斷組件的緊急遮斷閥動作，切斷高壓保安油的供油，同時將高壓保安油的排油口打開，泄掉高壓保安油?？焖訇P(guān)閉各主汽、調(diào)節(jié)閥，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。 B、 DEH 電超速和 TSI 電超速保護(hù)： 當(dāng)檢測到機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的 111％（ 3330r/min），發(fā)出電氣停機(jī)信號，使主遮斷電磁閥（ 5YV、 6YV）和機(jī)械停機(jī)電磁閥（ 3YV）中的電磁遮斷裝置 動作，泄掉高壓保安油，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。同時 DEH 又將停機(jī)信號送到各閥門遮斷電磁閥，快速關(guān)閉各汽門，保證機(jī)組的安全。 . 液壓伺服系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)主要由油動機(jī)、閥門操縱座以及電液伺服閥、 LVDT 等組成。主要實(shí)現(xiàn)控制各閥門的開度、作用閥門快關(guān)等功能。 本機(jī)組共設(shè)置有四個主汽調(diào)節(jié)閥油動機(jī)；兩個主汽閥油動機(jī)；兩個中壓主汽閥油動機(jī)； 兩個中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)。其中高壓、中壓調(diào)節(jié)閥及右側(cè)高壓主汽閥油動機(jī)由電液伺服閥實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，左側(cè)高壓主汽閥油動機(jī)、雙側(cè)中壓主汽閥油動機(jī)由電磁閥實(shí)現(xiàn)二位控制。 . 系統(tǒng)功能介紹 1） 控制閥門的開度 高壓抗燃油排油高壓抗燃油壓力油高壓抗燃油安全油壓力油(二次安全油) 圖 7— 1 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)圖 在機(jī)組啟動工況下，當(dāng)機(jī)組掛閘，高壓保安油建立后， DEH 自動判斷機(jī)組的熱狀態(tài)根據(jù)需要可完成閥門預(yù)暖。預(yù)暖開始時， DEH 首先控制右側(cè)高壓主汽閥油動機(jī)的電液伺服閥，使高壓油進(jìn)入油缸下腔室，使活塞上行并在活塞端面形成與彈簧相適應(yīng)的負(fù)載力。由于位移傳感器（ LVDT）的拉桿和活塞連接，活塞移動便由 LVDT 產(chǎn)生位置信號，該信號經(jīng)解調(diào)器反饋到伺服放大器的輸入端，直到閥位指令相平衡時活塞停止運(yùn)動。此時蒸汽閥門已經(jīng)開到了所需要的開度，完成了電信號 ――液壓力――機(jī)械位移的轉(zhuǎn)換過程。 DEH 控制右側(cè)主汽門的開度，使蒸汽進(jìn)入主汽閥并達(dá)到高壓調(diào)節(jié)閥前，完成閥門預(yù)暖。然后 DEH 發(fā)出開主汽閥指令，并送出閥位指令信號分別控制右側(cè)主汽閥油動機(jī)的電液伺服閥及左側(cè)主汽閥和中壓主汽閥油動機(jī)的進(jìn)油電磁閥使主汽閥門全開。再控制各調(diào)節(jié)閥油動機(jī)的電液伺服閥使調(diào)節(jié)閥開啟（調(diào)節(jié)閥油動機(jī)的電液伺服閥的控制原理與右側(cè)高壓主汽閥油動機(jī)相同），隨著閥位指令信號變化，各調(diào)節(jié)閥油動機(jī)不斷地調(diào)節(jié)蒸汽門的開度。 2） 實(shí)現(xiàn)閥門快關(guān) 系統(tǒng)所有的蒸汽閥門均設(shè)置了閥門操縱座，閥門的關(guān)閉由操縱座彈簧緊力來保證。 機(jī)組正常工作時，各油動機(jī)集成塊上安置的卸載閥閥芯將負(fù)載壓力油、回油和安全油分開。停機(jī)時，保護(hù)系統(tǒng)動作，高壓安全油壓被卸掉，卸載閥在油動機(jī)活塞下腔室的油壓作用下打開，油缸下腔室通過卸載閥與油缸上腔室相連，油動機(jī)活塞下腔室一部分油回到油缸上腔室，另一部分油通過單向閥回油箱。閥門在操縱座彈簧緊力作用下迅速關(guān)閉。 . 油動機(jī) 1） 油動機(jī)的組成 油動機(jī)由油缸、位移傳感器和一個控制塊相連而成。 油動機(jī)按其動作類型可以分為兩類，即連續(xù)控制型和開關(guān)控制型。本機(jī)組系統(tǒng)中高壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)、右側(cè)高壓主汽門油動機(jī)和中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)屬于連續(xù) 控制型油動機(jī)，其中在控制塊上裝有伺服閥、關(guān)斷閥、卸載閥、遮斷電磁閥和單向閥及測壓接頭等；而左側(cè)高壓主汽閥油動機(jī)、中壓主汽閥油動機(jī)屬開關(guān)控制型油動機(jī)，在控制塊上則裝有遮斷電磁閥、關(guān)斷閥、卸載閥、試驗(yàn)電磁閥和單向閥及測壓接頭等。 本機(jī)組所有油動機(jī)均采用單側(cè)進(jìn)油式油動機(jī)。這種油動機(jī)由于是依靠彈簧力關(guān)閉閥門，因此可以保證在失去動力源壓力油的情況下仍能關(guān)閉閥門。而油動機(jī)的開啟只是靠壓力油作用，即只用于使機(jī)組加減負(fù)荷或升降轉(zhuǎn)速，速度可以慢一些，單位時間的用油量較小。雖然在相同幾何尺寸及油壓的條件下單側(cè)進(jìn)油式油動機(jī)較雙側(cè) 進(jìn)油式油動機(jī)的時間常數(shù)大，且提升力也較雙側(cè)進(jìn)油式油動機(jī)小，但是因?yàn)橛蛣訖C(jī)下部采用了托盤式操縱座及高抗燃油壓（系統(tǒng)工作油壓可達(dá) 14MPa），使在緊急關(guān)閉情況下油量可以迅速順暢地排出，故能做到油動機(jī)結(jié)構(gòu)比較小，關(guān)閉速度也很快。 當(dāng)油動機(jī)快速關(guān)閉時，為使汽閥蝶閥與閥座的沖擊應(yīng)力在許可范圍內(nèi)，在油動機(jī)的底部還設(shè)有液壓緩沖裝置。 2） 連續(xù)控制型油動機(jī)的工作原理 主汽調(diào)節(jié)閥油動機(jī)、右側(cè)高壓主汽門油動機(jī)和中壓調(diào)節(jié)閥油動機(jī)屬于連續(xù)控制型油動機(jī)，其工作原理基本相同，現(xiàn)以主汽調(diào)節(jié)閥油動機(jī)為例加以說明。圖 7－ 2 中所示為我公司1 號主汽 調(diào)節(jié)閥。 當(dāng)遮斷電磁閥失電時，遮斷電磁閥排油口關(guān)閉，卸載閥上腔作用了高壓安全油壓，卸載閥關(guān)閉；同時關(guān)斷閥在保安油的作用下開啟，壓力油經(jīng)關(guān)斷閥到伺服閥前。油動機(jī)工作準(zhǔn)備就緒。 A、伺服閥接受 DEH 來的信號控制油缸活塞下腔室的油量 當(dāng)需要開大閥門時，伺服閥將壓力油引入活塞下腔室，油壓力克服彈簧力和蒸汽力作用使閥門開大， LVDT 將其行程信號反饋至 DEH。當(dāng)需要關(guān)小閥門時，伺服閥將活塞下腔室接通排油，在彈簧力的蒸汽力的作用下將閥門關(guān)小， LVDT 將其行程信號反饋至 DEH。當(dāng)閥門開大或關(guān)小到需要的位置時， DEH 將其指令 和 LVDT 反饋信號綜合計(jì)算后使伺服閥回到電氣零位，遮斷其進(jìn)油口或排油口，使閥門停止在指定位置上。伺服閥具有機(jī)械零位偏置，當(dāng)伺服閥失去控制電源時，能保證油動機(jī)關(guān)閉。 GV1EH 油排油高壓EH 供油高壓安全油伺服閥卸載閥LVDT蒸汽流向1 高壓調(diào)節(jié)閥 遮斷電磁閥 圖 7－ 2 1 號主汽調(diào)節(jié)閥 B、油動機(jī)備有卸載閥供遮斷狀況時快速關(guān)閉油動機(jī)用 當(dāng)卸載閥打開時，安全油壓泄掉，油動機(jī)活塞下腔室接通排油管，在彈簧力的作用下快速關(guān)閉油動機(jī)，同時伺服閥將與活塞下腔室相連的排油口也打開接通排油，作為油動機(jī)快關(guān)的輔助手段。 C、油動機(jī)備有供甩負(fù)荷或遮斷狀況時應(yīng) 用的關(guān)斷閥，其作用在于快速切斷油動機(jī)進(jìn)油，避免系統(tǒng)油壓因油動機(jī)快關(guān)的瞬態(tài)耗油而下降。 3） 開關(guān)控制型油動機(jī)的工作原理 2 號主汽閥油動機(jī)、中壓主汽閥油動機(jī)都采用二位開關(guān)控制方式控制閥門開關(guān)。由限位開關(guān)指示閥門的全開、全關(guān)及試驗(yàn)位置。其工作原理基本相同，現(xiàn)以 2 號主汽閥油動機(jī)為例加以說明。圖 7－ 3 中所示為我公司 2 號主汽閥。 遮斷電磁閥失電，安全油壓使卸載閥關(guān)閉，同時關(guān)斷閥開啟，油動機(jī)準(zhǔn)備工作就緒。油動機(jī)在壓力油作用下使閥門打開。當(dāng)安全油失壓時，卸載閥在活塞下腔室油壓作用下打開，油動機(jī)活塞下腔室與回油相通，閥門操縱座在 彈簧緊力的作用下迅速關(guān)閉主汽閥。當(dāng)閥門進(jìn)行活動試驗(yàn)時，試驗(yàn)電磁閥帶電，將油動機(jī)活塞下的油壓經(jīng)節(jié)流孔與回油相通，閥門活動試驗(yàn)速度由節(jié)流孔來控制，當(dāng)單個閥門需作快關(guān)試驗(yàn)時，只需使遮斷電磁閥帶電，油動機(jī)和閥門在操縱座彈簧緊力作用下迅速關(guān)閉。關(guān)斷閥、卸載閥的功能與調(diào)節(jié)閥油動機(jī)相同。 圖 7－ 3 2 號主汽閥 . 電液伺服閥 1） 伺服閥結(jié)構(gòu)及工作原理 我公司采用的是一個由扭矩馬達(dá)、兩級液壓放大及機(jī)械反饋所組成的雙噴嘴式伺服閥。伺服閥的第一級液壓放大是雙噴嘴擋板系統(tǒng) ；第二級放大是滑閥系統(tǒng)。伺服閥（即電液轉(zhuǎn)換 閥）的結(jié)構(gòu)如圖 7－ 4。它主要由控制線圈、永久磁鋼、可動銜鐵、彈簧管、擋板、噴嘴、斷流 滑閥、反饋桿、固定節(jié)流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，這種力反饋式電液轉(zhuǎn)換器一般具有線性度好、工作穩(wěn)定、動態(tài)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。 在扭矩馬達(dá)中，左右兩塊永久磁鐵形成兩個磁極，可動銜鐵和擋油板在彈簧管支撐下置于其中。高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)換器后分成兩股油路：一路經(jīng)過濾油器到左右端的固定節(jié)流孔及斷流滑閥兩端的容室，然后從噴嘴與擋板 間的控制間隙中流出。在穩(wěn)態(tài)工況下，兩側(cè)的噴嘴擋板間隙是相等的，因此 排油面積也相等， 作用在斷流滑閥兩端的油壓也相等，使斷流滑閥保持在中間位置，遮斷了進(jìn)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動 機(jī)的油口；另一路高壓油就作為移動油動機(jī)活塞的動力油，由斷流滑閥控制。當(dāng) DEH 送來的電氣信號（即閥位信號）輸入控制線圈、在永久磁鋼磁場的作用下，產(chǎn)生了 偏轉(zhuǎn)扭矩，使可動銜鐵帶動彈簧管及擋板偏轉(zhuǎn)，改變了噴嘴與擋板之間的間隙。間隙減小的 一側(cè)油壓升高，間隙增大的一側(cè)油壓降低。在此壓差的作用下，斷流滑閥移動，打開了油動機(jī)通高壓油及回油的兩個控制口，使油動機(jī)活塞移動，控制調(diào)節(jié)閥的開度。 當(dāng)可動銜鐵、彈簧管及擋板偏轉(zhuǎn)時， 彈簧管發(fā)生彈性變形，反饋桿發(fā)生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差作用下產(chǎn)生位移時，就使反饋簧片產(chǎn)生反作用力矩，它與彈簧管、可動銜鐵吸動力等的反力矩一起，與輸入電流產(chǎn)生的主動力矩相比較，直到總力矩的代數(shù)和等于零，即油動機(jī)達(dá)到一個新的平衡位置，這一位置與輸入的電流量△ I 成正比，此時可動銜鐵和擋油板及滑閥均回復(fù)到中間位置。一個調(diào)節(jié)過程結(jié)束，油動機(jī)便也穩(wěn)定在新的開度。當(dāng)輸入信號極性相反時，滑閥位移方向也隨之相反。 圖 7－ 4 雙噴嘴式電液轉(zhuǎn)換器 2） 此電液轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn) A、采用彈簧管可以防止噴嘴排油進(jìn)入電磁線圈部分， 這就消除了油液污染電磁部分的可能性。 B、電液轉(zhuǎn)換器在噴嘴擋板前置級液壓放大器的回油路上，加裝了節(jié)流孔，使噴嘴擴(kuò)散 的噴油具有背壓，不會產(chǎn)生渦流及汽蝕現(xiàn)象，從而提高了擋板運(yùn)動的穩(wěn)定性。 3） 伺服閥常見故障及原因 表 7－ 1 伺服閥常見故障及原因 序號 常見故障 原因 1 閥不工作（無流量或無壓力輸出） 1．外引線斷落； 2．電插頭焊點(diǎn)脫焊； 3．線圈霉斷或內(nèi)引線斷落（或短路）； 4．進(jìn)油或回油未接通，或進(jìn)、回油口接反。 2 閥輸出流量或壓力過大或不可控制 1．閥安裝座表面不平或底面密封圈未安裝妥，使閥殼體變形， 閥芯卡死； 2．閥控制級堵塞； 3．閥芯被臟物或銹塊卡住。 3 閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)降低、零偏增大 1．系統(tǒng)供油壓力低； 2．閥內(nèi)部油液太臟； 3．調(diào)零機(jī)械或力矩馬達(dá)（力馬達(dá)）部分零組件松動。 4 閥輸出流量或壓力（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度）不能